JP4882698B2 - テストプラグ - Google Patents

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Description

本発明は、CT(Current Transformers)クランプによる導電測定を実施可能なテストプラグに関する。
変電設備における保護継電器や制御盤等の電気機器の電源は送電線から供給され、電源と電気機器との間には、その電気機器を電源から切り離すためのテストターミナルが設けられている。ユーザは、このようなテストターミナルに挿入するテストプラグの各接点を様々に接続することで、電気機器に外部電源から電力を供給したり、電気機器への電流または電圧を計測したりすることができる。
例えば、電気機器に外部電源から電力を供給する場合、テストプラグにおいて電源の接点である一次接点を全て短絡し、残った電気機器の接点である二次接点に外部電源を接続する。しかし、4極のテストプラグにおける4つのプラグ端子全ての一次接点を短絡しようとすると最低3本の短絡バーが必要であり、取り付けに長時間を要したり、締め付けの緩みによる短絡バーの脱落が生じたりしていた。
そこで、かかる問題を回避するため、4つのプラグ端子全ての一次接点を一度に短絡可能な短絡治具を用いて、全一次接点を容易かつ確実に短絡可能な技術が知られている(例えば、特許文献1)。
一方、電源から電気機器への電流または電圧を計測する場合、まず、テストプラグにおいて一次接点と二次接点とを短絡する。このような一次接点と二次接点との短絡は、当該テストプラグに付属する短絡治具によって行うことができる。
図9は、4極のテストプラグ10の外観を示した斜視図である。かかる4極のテストプラグ10には、プラグ端子12が4つ設けられ、プラグ端子12それぞれの前後に一次接点14と二次接点16とが設けられる。そして、短絡治具18でプラグ端子12の一次接点14と二次接点16とを短絡することで、電源と電気機器を接続することができる。かかる短絡治具18は、その目的が短絡自体にあるため接点間が最短距離で結ばれている。従って、かかる短絡治具18を流れる電流を測定しようとしても、プラグ端子12と短絡治具18との間にCTクランプを挿入することができない。また、短絡治具18は金属部分が露呈しているので、感電や回路の短地絡等が生じる可能性がある。そこで、電流を計測するために短絡線を別途作成する。
図10は、4極のテストプラグ10に短絡線20を用いた場合の外観を示した斜視図である。ここでは、プラグ端子12の一次接点14と二次接点16との短絡に、短絡線20が用いられ、短絡線20の両端に設けられたYラグ端子22を介して、一次接点14と二次接点16とが導通している。かかる短絡線20は任意の長さに形成することができるので、図10に示したように一次接点14、短絡線20、二次接点16で形成される空間領域内にCTクランプ24を嵌入することができる。従って、CTクランプ24の閉じられたコア内に短絡線20を貫通させることができ、当該短絡線20に流れる電流を測定することが可能となる。
特開2006−074855号公報
しかし、かかる短絡線20は、それ自体が変形自在であるが故に導線の各部分にはストレスがかかり、特にYラグ端子22との接続点においては、素線切れ(断線)等を引き起こすこともあった。このような素線切れが生じると、電源と電気機器との接続が切断され、閉回路がオープン(CT回路オープン)となる。このようなCT回路オープンは、各接点に異常電圧(異常高電圧)を引き起こすこととなる。
本発明は、従来の短絡線が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、不具合が生じる可能性が極めて低く、高い信頼性で接点間を確実に短絡し、CTクランプを用いて容易に計測することが可能な、新規かつ改良されたテストプラグを提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、一次ラインと二次ラインとを中継するテストターミナルに用いられるテストプラグであって、本体と、本体から突出形成され、テストターミナルに挿入して、一次ラインと二次ラインとを切り離すと共に、一次ラインの接点および二次ラインの接点をそれぞれ引き出す突出部と、略コの字形状に加工された板状鉄片を本体から突出部と反対方向に突出形成し、一次ラインの接点と二次ラインの接点とを短絡する短絡部と、を備え、短絡部の略コの字形状によって生成される貫通領域は、CTクランプを嵌入可能な大きさであることを特徴とする、テストプラグが提供される。かかる貫通領域は、25mm×25mm以上の断面を有するとしてもよい。
上記短絡部は、(1)板状鉄片で形成されており、完全固定されることにより形状が変化せず、部分的にストレスがかかることもないので、不具合が生じる可能性が極めて低く、高い信頼性で接点間を確実に短絡することができ、(2)その目的を短絡試験のみに絞り、無用な接点を排することで、短絡部位の緩み、脱落、断線や異物の挟入を防止し、CT回路オープンのおそれをなくし、(3)略コの字に固定的に形成され、CTクランプの貫通領域が確保されているので、CTクランプを用いて容易に計測することができる。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、一次ラインと二次ラインとを中継するテストターミナルに用いられるテストプラグであって、テストターミナルに挿入して、一次ラインと二次ラインとを切り離すと共に、一次ラインの接点および二次ラインの接点をそれぞれ引き出す突出部と、突出部を一面に設け、他面に陥没部を有する本体と、陥没部の開口面を分割するように橋渡し形成され、一次ラインの接点と二次ラインの接点とを短絡する短絡部と、を備え、陥没部は、CTクランプを短絡部周囲に嵌入可能な大きさに形成されていることを特徴とする、テストプラグが提供される。
上記短絡部は、(1)強度の高い鉄片等で形成されており、完全固定されることにより形状が変化せず、部分的にストレスがかかることもないので、不具合が生じる可能性が極めて低く、高い信頼性で接点間を確実に短絡することができ、(2)その目的を短絡試験のみに絞り、無用な接点を排することで、短絡部位の緩み、脱落、断線や異物の挟入を防止し、CT回路オープンの危険性をなくし、(3)陥没部への短絡部の橋渡し構造により、CTクランプの嵌入領域が確保されているので、CTクランプを用いて容易に計測することができる。
当該短絡部は、絶縁材でコーティングされていてもよい。かかる構成により、CTクランプを嵌入する測定者が不意に当該短絡部に接してしまったとしても、感電等を起こすことがなく、不慮の事故を回避することができる。従って、計測者は、安全性が確保されている中、安心して計測を行うことができる。
以上説明したように本発明のテストプラグによれば、不具合が生じる可能性が極めて低く、高い信頼性で接点間を確実に短絡し、さらに、CTクランプを用いて容易に計測することが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
従来のテストプラグに予め添付された短絡治具は、その鉄片がなす空間が狭いため、CTクランプを嵌入することができないうえ、金属部分が露呈しているので感電等の事故が起きる可能性があった。また、短絡線を用いたとしても、フレキシブルな材質故に局部へのストレスによる素線切れの問題があった。
本発明の実施形態においては、接点間の短絡部位に、鉄片による高い信頼性と、CTクランプを嵌入できるような空間領域とを確保させることで、計測の容易性および信頼性を向上させることができる。
(第1の実施形態:電源および電気機器の配置)
図1は、第1の実施形態における電気系統を説明するための説明図である。かかる図1を参照すると、当該電気系統100は、電源110と、変流器112と、テストターミナル114と、テストプラグ118と、電気機器122とを含んで構成され、一次ラインとしての電源110からテストターミナル114までの電源系統と、二次ラインとしてのテストターミナル114から電気機器122までの機器系統とからなる。
上記電源110は、3相交流電源で構成され、それぞれ120°ずつ位相のずれた高電圧の正弦波電力を、電力線を介して各所に供給する。
上記変流器112は、非接触に電源110を取り込み、電流値を変換してテストターミナル114に伝達する。
上記テストターミナル114は、電源110と後述する電気機器122とを中継し、電源110と電気機器122とを切り離すためのスイッチ116を有する。通常時、即ち、後述するテストプラグ118を挿入していないときは、上記スイッチ116が閉じており、テストターミナル114は、電源110からの電力をそのまま電気機器122に供給している。
上記テストプラグ118は、電源110から電気機器122へ流れる電気の状態(電圧、電流)を抽出するために用いられる。具体的に、テストプラグ118は、テストプラグ118自体の突出部をテストターミナル114に挿入して、電源と電気機器のテストターミナル114内の接続を切り離すと共に、新たな接続点(短絡部)をテストプラグ118の前面に露呈する。測定者は、このようなテストプラグ118前面に引き出された短絡部により、電気機器122への電流または電圧を計測することができる。
上述したような接続の切り換えにテストプラグ118を用いる場合、通常、テストプラグ118上の各接点を予め結線してから、テストターミナル114への挿入がなされる。これは、テストターミナル114にテストプラグ118を挿入した後に接点を結線すると回路がオープンになる期間が生じ、CT回路オープン状態による異常電圧を誘発するからである。
上記電気機器122は、保護継電器、制御盤、配電盤等の総称であり、上述した電源を利用する様々な機器が適用される。例えば、保護継電器(保護リレー盤)は、発電所や変電所、各種産業プラント等に設置され、短絡故障や地落故障を計器用変成器を介して検出し、電力系統からの切り離し信号をリレーに伝送する。制御盤は、電動機等の機器に電力を供給し、自動または手動で運転制御する。配電盤は、電動機器や配電回路を監視し、その制御および保護を実行している。CTクランプによる本実施形態の測定は、かかる電気機器122の不具合時や取り付け時、および定期的な変動を観測することを目的としている。
以上説明したような電気系統100により、電気機器122には電源110からの電力が供給され、また、テストプラグ118を用いることによって電気機器122への電流または電圧を計測することもできる。以下、上述したテストプラグ118について詳述する。
(テストプラグ118)
図2は、4極のテストプラグ118の外観を示した斜視図である。かかるテストプラグ118は、本体200と、突出部210と、短絡部220とを含んで構成される。ここでは、電気機器122を3相構造とし、テストターミナル114およびテストプラグ118には接地相を含む4極(4相)の配線がなされる。テストプラグはこの他にも2極、8極等、様々な極数をとることができる。
上記本体200は、箱形状に形成され、後述する突出部210や短絡部220の固定部として機能する。また、短絡部220を複数備える場合の短絡部220間の距離を確保する。
上記突出部210は、本体200から突出形成され、後述する短絡部220に通電する2つの当接部が表裏に配される。そして、挿入方向と直交する方向にも短絡部220の数分だけの当接部が並置される。かかる突出部210をテストターミナル114に挿入することで、電源110と電気機器122とを切り離すと共に、電源110からの接点および電気機器122への接点をそれぞれ後述する短絡部220に引き出す。
上記短絡部220は、極数の数分(本実施形態では4極分)、本体200から突出部210と反対方向に突出した、略コの字形状に加工された板状鉄片であり、突出部210が引き出した電源110からの接点と電気機器122への接点とをそれぞれ短絡する。ここでは、短絡部220が突出部210と反対方向に設けられているが、本体200の他の面に設けることも可能である。
かかる短絡部220における略コの字形状によって生成される貫通領域240は、CTクランプを嵌入可能な大きさに形成されている。従って、図2に示すように、CTクランプ24を容易に嵌入することができる。かかる貫通領域240は、CTクランプ24の断面の一辺が8〜20mm程度であることに鑑みて、一辺25mmの正方形が入る形状に形成するのが望ましい。また、短絡部220の板状鉄片の幅は10mmで形成されるのが望ましい。それより細いと構造的に弱くなり、太いと他の短絡部との位置関係によってはCTクランプ24を嵌入し難くなるからである。
以下、テストプラグ118のテストターミナル114への挿入による接点の移動に関して詳述する。
図3は、テストプラグ118の挿入工程を説明するための縦断面図である。図3(a)では、挿入前のテストプラグ118とテストターミナル114が、図3(b)では、挿入後のテストプラグ118とテストターミナル114が示されている。
図3(a)において、テストターミナル114では、電源110が一次側端子310と、電気機器122が二次側端子312と接続されている。また、一次側端子310には一次側接触部322と一次側導通部324とが接続され、二次側端子312には二次側接触部332と二次側導通部334とが接続され、一次側接触部322には、一次側接触部322自体を二次側導通部334に付勢するスプリング等の一次側弾性部326が設けられ、同様に、二次側接触部332には、二次側接触部332自体を一次側導通部324に付勢する二次側弾性部336が設けられる。一次側接触部322と二次側導通部334および二次側接触部332と一次側導通部324は、かかる一次側弾性部326と二次側弾性部336の付勢力のみによる接点の当接によって接続されている。
このような回路構成により、テストプラグ118が挿入される前段階では、電源110は、一次側端子310から、一次側接触部322および二次側導通部334を伝導する経路と、一次側導通部324と二次側接触部332を伝導する経路の2つの経路を経由して二次側端子312、即ち電気機器122に接続されている。
一方、テストプラグ118では、一次側当接部350と二次側当接部360とが突出部210の表裏に絶縁物370を挟んで設置され、一次側当接部350が各短絡部220の一次側中継部352を介してテストプラグ118前面に露呈され、二次側当接部360も各短絡部220の二次側中継部362を介してテストプラグ118前面に露呈され、短絡部220によって両接点が短絡されている。結果的にテストプラグ118の一次側当接部350と二次側当接部360とが短絡されていることになる。
図3(b)において、テストプラグ118がテストターミナル114に挿入されると、即ち、テストプラグ118の突出部210がテストターミナル114の一次側接触部322と二次側接触部332との間に挿入されると、テストターミナル114の一次側接触部322および二次側接触部332は、一次側弾性部326および二次側弾性部336の付勢に反して、テストプラグ118の一次側当接部350と二次側当接部360に押圧される。従って、一次側接触部322および二次側接触部332は引き続き一次側弾性部326および二次側弾性部336に付勢されて一次側当接部350および二次側当接部360と電気的に接触する。
このとき、一次側接触部322および二次側接触部332は、一次側当接部350および二次側当接部360に押圧されて一次側導通部324および二次側導通部334との接触が断たれる。従って、電源110と電気機器122は、切り離され、電源110と電気機器122とはテストプラグ118前面に引き出される。本実施形態では、上述したように両接点が短絡部220によって予め短絡されているので、電源110と電気機器122とは継続して導通することとなる。
このようにテストプラグ118がテストターミナル114に挿入された後、かかる短絡部220にCTクランプ24を嵌入して、短絡部220に流れる電流を測定する。
このような短絡部220は、上述したように、板状鉄片で形成されており、形状が変化せず、部分的にストレスがかかることもないので不具合が生じる可能性が極めて低く、高い信頼性で接点間を確実に短絡することができる。また、当該テストプラグ118の目的を短絡試験のみに絞り、短絡部220として従来のプラグ端子にあったような無用な接点を排することで、短絡部位の緩み、脱落、断線や異物の挟入を防止し、CT回路オープンのおそれを排除している。さらに、短絡部220は、略コの字に固定的に形成され、CTクランプ24の貫通領域が確保されているので、CTクランプ24を用いて容易に計測することができる。かかる短絡部220はCTクランプ24を掛止したまま固定的に保持できるので、計測者は計測中CTクランプ24を把持しておく必要もない。このようにCTクランプ24による計測の確実性が担保されるので、本実施形態によるテストプラグ118を使用した長時間の計測にも対応することができる。
図4は、短絡部の他の具体的形状を説明するための説明図である。例えば、図4の(a)に示した短絡部410では、略コの字形状がテストプラグ118に対して垂直方向に構成されている。従って、CTクランプ24は、かかる垂直方向の短絡部410に対して、水平方向に嵌入されることとなる。
また、図4(b)には、短絡部420自体の形状を円形状になるように曲げ形成し、CTクランプ24は、短絡部420に対して、垂直方向に嵌入されることとなる。
本実施形態においては、短絡部として、図2の形状の他、図4の(a)、(b)の形状を挙げているが、かかる場合に限らず、T字やL字形状に構成したり、楕円形成したりと様々な形状を適用することができる。さらに、その配置も水平方向に一列に形成したり、垂直方向に一列に形成したり、様々な配置を適用することができる。
また、上述した短絡部は、絶縁材でコーティングされている。かかる構成により、CTクランプ24を嵌入する者が不意に当該短絡部に接してしまったとしても、感電等を起こすことがなく、不慮の事故を回避することができる。従って、計測者は、安全性が確保されている中、安心して計測を行うことができる。
(第2の実施形態:テストプラグ500)
図5は、4極のテストプラグの他の例の外観を示した斜視図である。かかるテストプラグ500は、本体510と、突出部210と、短絡部520とを含んで構成される。ここでもテストプラグ118同様、電気機器122を3相構造とし、テストターミナル114およびテストプラグ118には接地相を含む4極(4相)の配線がなされる。第1の実施形態における構成要素として既に述べた突出部210は、実質的に機能が同一なので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する本体510と、短絡部520を主に説明する。
上記本体510は、突出部210を設ける面の他の面に陥没部530を有する。かかる陥没部530は、CTクランプ24を後述する短絡部520周囲に嵌入可能な大きさに形成されている。本実施形態では、他の面として突出部210の反対面を挙げて説明するが、反対面以外の面に設けることも当然可能である。
上記短絡部520は、陥没部530の開口面を分割するように橋渡し形成され、それぞれ突出部210が引き出した電源110からの接点と電気機器122への接点とを短絡する。
このような短絡部520は、鉄片で形成されており、形状が変化せず、部分的にストレスがかかることもないので不具合が生じる可能性が極めて低く、高い信頼性で接点間を確実に短絡することができる。また、当該テストプラグ118の目的を短絡試験のみに絞り、短絡部220として従来のプラグ端子にあったような無用な接点を排することで、短絡部位の緩み、脱落、断線や異物の挟入を防止し、CT回路オープンの危険性を排除している。さらに、陥没部530への短絡部520の橋渡し構造により、CTクランプ24の嵌入領域が確保されているので、CTクランプ24を用いて容易に計測することができる。かかる短絡部520はCTクランプ24を掛止したまま固定的に保持できるので、計測者は計測中CTクランプ24を把持しておく必要もない。このようにCTクランプ24による計測の確実性が担保されるので、本実施形態によるテストプラグ500を使用した長時間の計測にも対応することができる。
また、CTクランプ24を陥没部530に嵌入する構成により、計測中のCTクランプ24の本体510からの延出を抑制することができ、テストプラグ500を覆う蓋との距離を短くできる等、占有空間を有効利用することが可能となる。
(第3の実施形態:テストプラグの他の実施形態)
図6および図7は、第3の実施形態における電気系統600を説明するための説明図である。かかる図6はテストプラグ620挿入前の結線関係を示し、図7はテストプラグ620挿入後の結線関係を示している。図6を参照すると、当該電気系統600は、電源110と、変流器112と、テストターミナル610と、電気機器122と、他の電気機器630とを含んで構成され、基本的な配線は、第1の実施形態における電気系統100と同様の構成となる。従って、第3の実施形態で示される構成要素は、第1の実施形態における構成要素として既に述べた構成要素と実質的に機能が同一なので重複説明を省略する。
第3の実施形態においては、テストプラグ620として8極のテストプラグが用いられる。また、電気機器122としてリレー等の中継装置が想定され、かかる電気機器122は、電源110からの電力の供給を受けると共に、その電力を他の電気機器630に中継する。
図6に示すように、通常時、即ち、テストプラグ620を挿入していないときは、上記スイッチ116が閉じており、テストターミナル610は、電源110からの電力をそのまま電気機器122に供給している。
そして、図7に示すようにテストプラグ620を挿入すると、電源110と電気機器122および電気機器122と他の電気機器630との接続が切断され、電源110と他の電気機器630とがテストプラグ620の短絡部によって直接接続される。このとき電気機器122における電源110との接点および他の電気機器630への接点はオープン回路となる。
このように、第3の実施形態では電気機器630の入出力接点をバイパスし、電気機器630を隔離することを目的としている。例えば、バイパスに用いられるテストプラグ620の短絡部を流れる電流値と、電気機器630を接続していたときの電流値とを比較することによって、不具合部位を特定することが可能となる。
図8は、8極のテストプラグ620の外観を示した斜視図である。かかるテストプラグ620は、本体200と、突出部210と、短絡部220とを含んで構成される。当該テストプラグ620は、テストターミナル610共々8極で構成されているので、突出部210の当接部も8極分(8極×2接点)設けられるが、短絡部は4つのみあればよい。これは、図7で説明したように、当該テストプラグ620の目的が電気機器122の隔離であり、電気機器122における8つの接点はオープン回路のままでよいからである。
従って、テストプラグ620の突出部210には8極×2接点で、16の当接部が設けられているが、テストプラグ620前面で短絡される接点は、そのうち電源110と他の電気機器630を短絡する8つの接点のみとなる。また、本実施形態における突出部210の当接部は、電源110と接続される当接部と他の電気機器630と接続される当接部が交互に配されるため、短絡部220の配置は、配線の引き回しを偏らせることなく、図8のように等間隔に並置することができる。
以上説明したように、第1〜3の実施形態のテストプラグによれば、不具合が生じる可能性が極めて低く、高い信頼性で接点間を確実に短絡し、さらに、CTクランプを用いて容易に計測することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上述した第1の実施形態においては、電源を一次ラインとして電気機器を二次ラインとして説明しているが、逆に電源を二次ラインに電気機器を一次ラインとすることも可能であり、また、他の様々なラインに接続することも可能である。
また、上述した実施形態においては、理解を容易にするため、CT(計器用変流器)ターミナルおよびプラグを挙げて説明しているが、当然にしてPT(計器用変圧器)ターミナルおよびプラグにも本実施形態を適用することが可能である。
本発明は、CTクランプによる導電測定を実施可能なテストプラグに利用することができる。
第1の実施形態における電気系統を説明するための説明図である。 第1の実施形態における4極のテストプラグの外観を示した斜視図である。 第1の実施形態におけるテストプラグの挿入工程を説明するための縦断面図である。 第1の実施形態における短絡部の他の具体的形状を説明するための説明図である。 第2の実施形態における4極のテストプラグの他の例の外観を示した斜視図である。 第3の実施形態における電気系統を説明するための説明図である。 第3の実施形態における電気系統を説明するための説明図である。 第3の実施形態における8極のテストプラグの外観を示した斜視図である。 従来の4極のテストプラグの外観を示した斜視図である。 従来の4極のテストプラグに短絡線を用いた場合の外観を示した斜視図である。
符号の説明
24 CTクランプ
110 電源
114、610 テストターミナル
118、500、620 テストプラグ
220、410、420、520 短絡部
122 電気機器
200、510 本体
210 突出部
530 陥没部

Claims (3)

  1. 一次ラインと二次ラインとを中継するテストターミナルに用いられるテストプラグであって、
    本体と、
    前記本体から突出形成され、前記テストターミナルに挿入して、前記一次ラインと前記二次ラインとを切り離すと共に、該一次ラインの接点および該二次ラインの接点をそれぞれ引き出す突出部と、
    略コの字形状に加工された板状鉄片を前記本体から前記突出部と反対方向に突出形成し、前記一次ラインの接点と前記二次ラインの接点とを短絡する短絡部と、
    を備え、
    前記短絡部の略コの字形状によって生成される貫通領域は、CTクランプを嵌入可能な大きさであることを特徴とする、テストプラグ。
  2. 一次ラインと二次ラインとを中継するテストターミナルに用いられるテストプラグであって、
    前記テストターミナルに挿入して、前記一次ラインと前記二次ラインとを切り離すと共に、該一次ラインの接点および該二次ラインの接点をそれぞれ引き出す突出部と、
    前記突出部を一面に設け、他面に陥没部を有する本体と、
    前記陥没部の開口面を分割するように橋渡し形成され、前記一次ラインの接点と前記二次ラインの接点とを短絡する短絡部と、
    を備え、
    前記陥没部は、CTクランプを前記短絡部周囲に嵌入可能な大きさに形成されていることを特徴とする、テストプラグ。
  3. 当該短絡部は、絶縁材でコーティングされていることを特徴とする、請求項1〜2のいずれかに記載のテストプラグ。
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